Ingenieria
Astrofísica de Altas Energías y ondas electromagnéticas
¿Cómo puede obtener información el astrónomo sobre el Universo? Para objetos muy“cercanos” (en nuestro Sistema Solar) contamos con la exploración directa y con la radar astronomía.
Robot en Marte
Pero…
• La exploración directa sólo es aplicable a los objetos de nuestro Sistema Solar. • Las naves espaciales mas rápidas viajan a unos 20 kilómetros por segundo, o sea que tardarían unos 50,000 años en llegar a la estrella más cercana, Proxima Centauri. • Ya no digamosrecorrer toda nuestra Galaxia o ir a otras galaxias.
Escalas del Universo
La mayoría de la astronomía se hace de manera “pasiva”
• Detectamos partículas u ondas que se produjeron en el pasado por los objetos cósmicos estudiados. • Por esto se dice que somos “observadores” y no “experimentadores”.
¿Cuáles son estos mensajeros del espacio?
• • • • Rayos cósmicos Neutrinos Ondasgravitacionales Pero en realidad, la mayor parte del trabajo observacional se hace mediante la detección de fotones, tambien conocidos como ondas electromagnéticas (dualidad partícula-onda)
Proyecto Auger Rayos Cósmicos
Rayos Cósmicos
• Partículas cargadas (o sea, no son fotones) que viajan por el espacio a velocidades cercanas a las de la luz. • 90% protones, 9% núcleos de Helio, 1% electrones. •Tienen como desventaja que se desvían en su trayecto a la Tierra y se pierde la información de la posición de la fuente que los originó.
Tanque Cerenkov
Neutrinos
Neutrinos
• Partículas elementales neutras. • Tienen masa muy pequeña. • Interaccionan muy débilmente con la materia y son muy difíciles de detectar.
Ondas gravitacionales
LIGO
Ondas gravitacionales
• Fluctuación enel espacio-tiempo producida por la aceleración de grandes masas (así como un electrón acelerado radia ondas electromagnéticas, una masa acelerada radia ondas gravitacionales). • No se les ha detectado nunca de manera directa, pero Taylor y Hulse recibieron el Premio Nóbel (1993) por el estudio de un pulsar binario que pierde energía de acuerdo a la predicción teórica.
El Espectro de las OndasGravitacionales
Onda gravitacional
Onda electromagnética
Cargas aceleradas emiten radiación EM
El espectro electromagnético
El espectro electromagnético en la vida diaria
Para las ondas electromagnéticas:
λν = c
λ = longitud de onda ν = frecuencia c = velocidad de la luz
En la radioastronomía se mide la componente eléctrica del campo electromagnético, la cual seamplifica mediante equipo electrónico. En contraste, en el visible o en los rayos X, se detecta el fotón como si fuera “partícula”.
OPTICO
INFRARROJO
Debido a que nuestra atmósfera es opaca a los rayos X y rayos γ, esta astronomía ha estado siempre ligada con la industria aeroespacial
En otras palabras, la astrofísica de altas energías sólo se pudo comenzar a desarrollar en ladécada de los 1950´s.
¿Qué es la astrofísica de altas energías?
• La que se realiza observando rayos X y rayos γ. Εn general, la que se realiza en cualquier banda, pero que da información sobre procesos de alta energía, sobre todo aquellos en que las partículas alcanzan velocidades cercanas a las de la luz.
Rayos X
• Estos fotones tienen energías que van de 0.1 a 512 keV. Hay que recordar quelos fotones visibles tienen del orden de 0.001 keV (o sea, 1 eV). • 1 eV equivale a temperaturas de 10,000 K • 1 keV equivale a temperaturas de 10,000,000 K • No se esperaba que hubiese fuentes tan calientes en el Universo (la superficie de las estrellas está tipicamente a 10,000 K).
WilhelmWilhelm Röntgen Röntgen (1845-1923) (1845-1923)
Röntgen descubre en 1895 los rayos X En 1949,...
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